Linux下捕捉信號

關於 信號signal的知識鋪墊 點這里

信號由三種處理方式：

1. 忽略
2. 執行該信號的默認處理動作
3. 捕捉信號

如果信號的處理動作是用戶自定義函數，在信號遞達時就調用這個自定義函數，這稱為捕捉信號。

進程收到一個信號后不會被立即處理，而是在恰當時機進行處理！即內核態返回用戶態之前 ！

但是由於信號處理函數的代碼在用戶空間，所以這增加了內核處理信號捕捉的復雜度。

內核實現信號捕捉的步驟：

1. 用戶為某信號注冊一個信號處理函數sighandler。
2. 當前正在執行主程序，這時候因為中斷、異常或系統調用進入內核態。
3. 在處理完異常要返回用戶態的主程序之前，檢查到有信號未處理，並發現該信號需要按照用戶自定義的函數來處理。
4. 內核決定返回用戶態執行sighandler函數，而不是恢復main函數的上下文繼續執行！（sighandler和main函數使用的是不同的堆棧空間，它們之間不存在調用和被調用的關系，是兩個獨立的控制流程）
5. sighandler函數返回后，執行特殊的系統調用sigreturn從用戶態回到內核態
6. 檢查是否還有其它信號需要遞達，如果沒有 則返回用戶態並恢復主程序的上下文信息繼續執行。

 

signal

給某一個進程的某一個信號（標號為signum）注冊一個相應的處理函數，即對該信號的默認處理動作進行修改，修改為handler函數指向的方式；

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
//即：
void (*signal(int, void(*)(int)))(int);

signal函數接受兩個參數：一個整型的信號編號，以及一個指向用戶定義的信號處理函數的指針。　　

此外，signal函數的返回值是一個指向調用用戶定義信號處理函數的指針。

sigaction

sigaction函數可以讀取和修改與指定信號相關聯的處理動作。

#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
struct sigaction
{
               void     (*sa_handler)(int);          //信號處理方式
               void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);  //實時信號的處理方式  暫不討論
               sigset_t   sa_mask;   //額外屏蔽的信號
               int        sa_flags;
               void     (*sa_restorer)(void);     
};

signum是指定信號的編號。

處理方式：

1. 若act指針非空,則根據act結構體中的信號處理函數來修改該信號的處理動作。
2. 若oact指針非 空,則通過oact傳出該信號原來的處理動作。
3. 現將原來的處理動作備份到oact里，然后根據act修改該信號的處理動作。

（注：后兩個參數都是輸入輸出型參數！）

將sa_handler三種可選方式：

1. 賦值為常數SIG_IGN傳給sigaction表示忽略信號；
2. 賦值為常數SIG_DFL表示執行系統默認動作；
3. 賦值為一個函數指針表示用自定義函數捕捉信號,或者說向內核注冊一個信號處理函 數,該函數返回值為void,可以帶一個int參數,通過參數可以得知當前信號的編號,這樣就可以用同一個函數處理多種信號。

（注：這是一個回調函數,不是被main函數調用,而是被系統所調用）

　　當某個信號的處理函數被調用時,內核自動將當前信號加入進程的信號屏蔽字,當信號處理函數返回時自動恢復原來的信號屏蔽字,這樣就保證了在處理某個信號時,如果這種信號再次產生,那么 它會被阻塞到當前處理結束為止。

 pause

pause函數使調用進程掛起直到有信號遞達！

#include <unistd.h>
int pause(void);

處理方式：　

• 如果信號的處理動作是終止進程,則進程終止,pause函數沒有機會返回;
• 如果信號的處理動作是忽略,則進程繼續處於掛起狀態,pause不返回;
• 如果信號的處理動作是捕捉,則調用了信號處理函數之后pause返回-1,errno設置為EINTR。

所以pause只有出錯的返回值(類似exec函數家族)。錯誤碼EINTR表示“被信號中斷”。

 舉個栗子

1. 定義一個鬧鍾，約定times秒后，內核向該進程發送一個SIGALRM信號；
2. 調用pause函數將進程掛起，內核切換到別的進程運行；
3. times秒后，內核向該進程發送SIGALRM信號，發現其處理動作是一個自定義函數，於是切回用戶態執行該自定義處理函數；

4. 進入sig_alrm函數時SIGALRM信號被自動屏蔽,從sig_alrm函數返回時SIGALRM信號自動解除屏蔽。然后自動執行特殊的系統調用sigreturn再次進入內核,之后再返回用戶態繼續執行進程的主控制流程(main函數調用的mytest函數)。

5. pause函數返回-1,然后調用alarm(0)取消鬧鍾,調用sigaction恢復SIGALRM信號以前的處理 動作。

/*************************************************************************
 > File Name: Pause.c
 > Author:Lynn-Zhang 
 > Mail: [e-mail]
 > Created Time: Sun 14 Aug 2016 12:27:03 PM CST
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
void sig_alarm(int signum)
{
    printf("I am a custom handler!\n");
}
void mysleep(unsigned int times)
{
    //注冊兩個信號處理動作
    struct sigaction new,old;
    new.sa_handler=sig_alarm; //信號處理函數
    sigemptyset(&new.sa_mask);//不屏蔽任何信號屏蔽字
    new.sa_flags=0;
    
    //對SIGALRM 信號的默認處理動作修改為自定義處理動作
    sigaction(SIGALRM,&new,&old);
    alarm(times);
    pause(); //掛起等待
    alarm(1); 
    sleep(2);
    alarm(0); //取消鬧鍾 
    //恢復SIGALRM 信號到默認處理動作
    sigaction(SIGALRM,&old,NULL);
    alarm(1);
    sleep(2);
}
int main()
{
    while(1)
    {
        mysleep(2);
        printf("many seconds passed\n");
        printf("###################\n");
    }
    return 0;
}

　　　　

定義一個鬧鍾並掛起等待，收到信號后執行自定義處理動作，在沒有恢復默認處理動作前，收到SIGALRM信號都會按照其自定義處理函數來處理。恢復自定義處理動作之后收到SIGALRM信號則執行其默認處理動作即終止進程！